玉米籽粒的機械化收獲是我國未來玉米產業(yè)發(fā)展的趨勢,玉米收獲時籽粒含水率高不利于籽粒機收。玉米生理成熟期籽粒含水率和生理成熟后籽粒脫水速率是影響玉米收獲時籽粒含水率的關鍵因素。本研究利用脫水較慢的鄭單958親本通過與脫水較快的先玉335親本進行雜交、回交和多代自交,構建了一個近等基因系群體。經過2年的重復實驗,獲得群體內不同株系的農藝性狀以及在授粉后不同時期籽粒含水率和脫水速率相關數(shù)據,結合玉米55 K SNP(Single Nucleotide Polymorphisms,SNP)芯片開展表型與基因型全基因組關聯(lián)分析,進行了玉米籽粒含水率和脫水速率相關分子標記鑒定和開發(fā)工作,主要結果如下:(1)獲得了近等基因系群體基因型和群體結構。我們以鄭單958的親本(鄭58、昌7-2)和先玉335的親本(PH6WC、PH4CV)為基礎,進行了近等基因系群體的構建,獲得了601份材料,利用玉米55K SNP芯片獲得這些材料的基因型。基于質控后的31095個SNPs進行群體結構分析,該群體可以分為四個亞群,Z58 NILs、C7-2 NILs、PH6WC NIL和PH4CV NILs。各個亞群內近等基因系之間遺傳距離近,不同亞群之間遺傳距離遠,這與我們進行輪回選擇是保留親本的特性有關。(2)近等基因系群體可以用于全基因組關聯(lián)分析(genome-wide association study,GWAS)。穗軸顏色由質量性狀控制,我們選取了553份近等基因系材料,對穗軸顏色進行了統(tǒng)計,結合材料基因型進行了GWAS分析,在1號染色體上定位到4個和穗軸顏色顯著相關的SNP位點。對SNP位點附近進行掃描,篩選到Zm00001d028842(P1)基因,該基因是已報道的控制穗軸顏色的基因。該結果說明我們構建的近等基因系群體具有遺傳多樣性且能穩(wěn)定遺傳,有利于快速的進行基因定位、分子標記開發(fā)等研究。(3)開展了授粉后不同時期籽粒含水率GWAS分析,篩選相關分子標記。利用兩年重復實驗數(shù)據對不同時期玉米籽粒含水率進行GWAS分析。授粉后35天,2017年鑒定到13個與籽粒含水率顯著關聯(lián)的SNP,主要分布1、4、5、9、和10號染色體上;2018年鑒定到14個與籽粒含水率顯著關聯(lián)的SNP,主要分布在1、2、3、8、9和10號染色體上。授粉后42天,2017年鑒定到11個與籽粒含水率顯著關聯(lián)的SNP,主要分布1、3、4、5和9號染色體上;2018年鑒定到18個與籽粒含水率顯著關聯(lián)的SNP,主要分布在2、3、5和10號染色體。授粉后49天,2017年鑒定到9個與籽粒含水率顯著關聯(lián)的SNP,主要分布1、2、4、6和10號染色體上;2018年鑒定到10個與自交系授粉后49天籽粒含水率顯著關聯(lián)的SNP,主要分布在9號染色體。授粉后56天,2017年鑒定到16個與籽粒含水率顯著關聯(lián)的SNP,主要分布1、3、6、8和9號染色體上;2018年鑒定14個籽粒含水率顯著關聯(lián)的SNP,主要分布在1、3、4、7和8號染色體上;(4)籽粒生理成熟期和成熟后7天含水率GWAS分析。以黑色層形成作為籽粒生理成熟的標志,開展籽粒含水率GWAS分析,共關聯(lián)到13個與籽粒生理成熟期含水率顯著關聯(lián)的SNP,主要分布1、5和6號染色體上,其中1號染色體上的多達7個位點。生理成熟后7天,篩選到21個籽粒含水率顯著關聯(lián)的SNP位點,幾乎全部分布在4號染色體上,所有位點相對集中。(5)籽粒生理成熟前后脫水速率GWAS分析。以Z58 NILs開展籽粒生理成熟前7天和成熟后7天脫水率速率GWAS分析。生理成熟前7天脫水速率GWAS分析鑒定到16個SNP,主要分布在1、2、3、4、6染色體上;生理成熟后7天脫水速率GWAS分析鑒定到13個SNP,主要分布在5、6、8、9、10染色體上。(6)籽粒含水率和脫水速率相關分子標記篩選。以籽粒生理成熟后的含水率和脫水速率顯著SNP位點為主,結合授粉后49天、56天的含水率關聯(lián)分析結果,去除在4個親本中無多態(tài)性差異的位點,共篩選獲得與成熟期含水率及成熟前脫水速率顯著相關的13個SNP、多集中在1、4、6號染色體上;與成熟后7天含水率及脫水速率顯著關聯(lián)的13個SNP,多集中在4、5、6、8和10號染色體上。(7)利用SNP分子標記開展材料篩選。通過鑒定出的成熟期含水率及脫水速率顯著相關的SNP標記,以不同時期含水率較低,脫水速率較快的親本為模板對比601份材料的SNP多態(tài)性數(shù)據庫進行材料篩選,最終篩選出15份脫水速率較快的自交系材料,相對于對照先玉335父本PH4CV,成功率為57.14%-80%左右,相對于鄭單958父本昌7-2成功率為71.42%-100%。證明篩選出的玉米籽粒含水率和脫水速率相關分子標記較為成功,且應用價值較高,能夠用于自交系材料篩選,提高育種效率。綜上所述,本論文研究構建包含601份材料的混合近等基因系群體,結合玉米55 K SNP芯片進行基因型分型,根據獲得的籽粒含水率和脫水速率相關數(shù)據,開展表型與基因型全基因組關聯(lián)分析,鑒定到與玉米籽粒含水率和脫水速率相關的SNP分子標記。本研究結果可為加快選育高品質和快速脫水的優(yōu)良雜交種提供參考,以適應我國高速發(fā)展的農業(yè)機械化推廣的要求。
【學位單位】：貴州大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2019
【中圖分類】：S513
【部分圖文】：

貴州大學 2019 屆碩士畢業(yè)論文第三章 結果與分析米 NILs 群體構建及 GWAS 可靠性驗證米 NILs 群體構建基因系群體創(chuàng)建流程如圖 1 所示。以鄭 58 自交系,與玉米先玉 335 親C、PH4CV）自交系分別雜交,子代以鄭 58 自交系作為輪回親本回交 3交 4-5 代穩(wěn)定表型，獲得 Z58 亞群。以昌 7-2 自交系與玉米先玉 335 親C、PH4CV）自交系分別雜交,子代以昌 7-2 自交系作為輪回親本回交 3 4-5 代穩(wěn)定表型，獲得 C7-2 亞群。同理以先玉 335 親本（PH6WC為輪回親本分別與鄭單 958 親本（鄭 58、昌 7-2）雜交后子代各自與交 3~4，再自交 4-5 代穩(wěn)定表型獲得 PH4CV 亞群和 PH6WC 亞群。
【參考文獻】

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1 王志紅;周福民;郭華;王靜;靳海蕾;劉海霞;王良發(fā);申亞飛;楊美麗;王幫太;;玉米籽粒脫水速率研究分析及種質改良策略[J];農學學報;2015年07期

2 葉雨盛;王曉琳;李剛;李洋;李哲;王延波;;玉米籽粒生理成熟后脫水速率的研究及應用[J];遼寧農業(yè)科學;2015年03期

3 馬智艷;董永彬;喬大河;胡春輝;鄧飛;李玉玲;;不同種質玉米雜交種苞葉性狀特征分析[J];河南農業(yè)科學;2015年02期

4 郭佳麗;呂志堯;呂穎穎;胡海軍;姚曉云;賈森;李鳳海;史振聲;;玉米粒部性狀對子粒脫水速率的影響[J];玉米科學;2014年04期

5 李淑芳;張春宵;路明;劉文國;李曉輝;;玉米籽粒自然脫水速率研究進展[J];分子植物育種;2014年04期

6 李博;張煥欣;楊小艷;呂穎穎;江培順;郝轉芳;呂香玲;王宏偉;翁建峰;;玉米穗位高全基因組關聯(lián)分析及其候選基因預測[J];作物雜志;2013年02期

7 李鳳海;郭佳麗;于濤;史振聲;;不同熟期玉米雜交種及其親本子粒脫水速率的比較研究[J];玉米科學;2012年06期

8 梁麗;常明;劉睿杰;劉元法;王興國;金青哲;;磷脂酶研究進展[J];食品工業(yè)科技;2013年04期

9 吳永升;邵俊明;周瑞陽;黃開健;;植物數(shù)量性狀全基因組選擇研究進展[J];西南農業(yè)學報;2012年04期

10 張立國;范騏驥;陳喜昌;李波;張宇;修麗麗;;玉米生理成熟后籽粒脫水速率與主要農藝性狀的相關分析[J];黑龍江農業(yè)科學;2012年03期

本文編號：2844295